Guía básica sobre Energías Renovables

Guía básica sobre Energías Renovables
¿Por qué aprender sobre energías renovables?
La respuesta es porque son:
 Fuentes de energía limpia
 No están condicionadas por fronteras geográficas y geopolíticas
arbitrarias
CONTENIDOS
1. El presupuesto familiar
2. El ‘presupuesto’ energético
3. El Sol
4. La Tierra y la Luna
5. Conclusiones
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1. EL PRESUPUESTO FAMILIAR
Imagine una familia que tiene una fuente constante de ingresos,
por ejemplo un salario, sueldos, pensiones, etc., así como algo de
ahorro.
Por supuesto, la familia también tendrá las facturas habituales de comida,
calefacción, electricidad, etc.
En circunstancias normales, la familia trata de pagar sus facturas a partir de sus
ingresos. No tendría mucho sentido renunciar a sus fuentes de ingresos y
tratar de depender únicamente de los ahorros.
Se tarda y cuesta mucho tener unos ahorros en
condiciones, pero, lamentablemente, se gastan
rápidamente de modo que tratar de vivir sólo de los sería
insostenible.
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2. EL ‘PRESUPUESTO’ ENERGÉTICO
Ahora vamos a pensar en las fuentes de energía del planeta.
Al igual que en la situación descrita anteriormente, tenemos el ahorro de
energía, es decir, los recursos energéticos que han tardado mucho
tiempo en acumularse. Son los llamados combustibles fósiles,
como el petróleo, el gas natural o el carbón. Se trata de restos de
organismos de origen vegetal y animal enterrados hace millones de años y que,
gracias a ciertas condiciones especiales de presión y temperatura, se han
transformado en los combustibles de los que nuestra civilización ha
llegado a depender.
Por otra parte existe lo que podríamos llamar ‘ingresos
energéticos’ como los que provienen del sol y de la gravedad de
nuestro planeta o de la luna.
Sin embargo, hasta hace poco no hemos aplicado los principios de la gestión
económica razonable descritos anteriormente a los recursos energéticos, y
hemos estado consumiendo nuestros ‘ahorros’ de energía a una velocidad
imposible de mantener a largo plazo.
Afortunadamente, este enfoque insostenible está cambiando y estamos
empezando a utilizar nuestros ingresos energéticos para cubrir nuestras
necesidades y explotar las energías renovables.
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3. EL SOL
Echemos un vistazo primero a la energía que recibimos del sol.
El Sol es un enorme reactor de fusión nuclear.
En su corazón, los átomos de la materia más simple del
Universo – el hidrógeno - se fusionan entre sí para formar
nuevas sustancias como, por ejemplo, el helio.
Este proceso libera enormes cantidades de energía que fluye
por del vacío del espacio hasta bañar nuestro planeta de luz, calor y rayos UV.
El sol calienta el planeta dando lugar a una temperatura global de superficie
15oC de media.
En el ecuador el aire se calienta, lo que hace que ascienda a las capas más frías
de la atmósfera, se expanda y se desplace hacia los polos. La rotación de la
Tierra va modificando este movimiento del aire, lo que da como resultado los
patrones de vientos variables que tenemos.
Las plantas terrestres y acuáticas de agua dulce y salada utilizan
el dióxido de carbono, el agua y la radiación solar como fuente
de energía para alimentarse y crecer.
Los niveles anuales de radiación solar en superficie van de
900kWh/m2 en latitudes septentrionales europeas a 1 600kWh/m2 en latitudes
mediterráneas.
Podemos captar y aprovechar la energía solar de varias formas:
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 Energía solar térmica
Las instalaciones de energía solar térmica utilizan la energía proveniente del
sol para calentar agua directamente. El agua normalmente fluye a través de
tubos dispuestos de tal manera que maximicen la eficiencia de la energía que
se está captando. El agua caliente que se genera sirve para el uso doméstico
habitual: para bañarse, ducharse, lavar la ropa, etc.
El dispositivo de conversión de energía se llama panel solar térmico.
 Energía solar eléctrica o energía fotovoltaica
Aquí la energía solar que se recibe se utiliza para alterar
la posición de los electrones en materiales
especialmente seleccionados para ello. Como resultado
se genera un flujo de electrones a través del material
que es lo que produce electricidad.
El dispositivo de conversión se denomina panel
fotovoltaico o panel PV.
Se pueden instalar en paredes o tejados, pero en ambos casos la captación de
energía puede aprovecharse al máximo siguiendo el movimiento del sol
(reorientando los paneles según avanza el sol por el cielo de este a oeste
pasando por el sur).
El potencial de captación de energía solar varía en la UE, dependiendo de la
latitud. Para la mayoría de los países con latitudes septentrionales, 1kW de
potencia máxima instalada por panel fotovoltaico producirá alrededor de
740kWh de electricidad al año, mientras que para los países con latitudes más
meridionales la producción podría aumentar hasta los 1.400kWh de
electricidad al año.
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 Energía eólica
Como se ha indicado anteriormente, los movimientos
atmosféricos de la tierra y el viento también se ven
influidos por la energía solar que recibimos; son resultado
del desplazamiento de masas de aire desde las áreas de
alta presión hacia zonas de baja presión.
Esta energía puede aprovecharse permitiendo que el
viento haga rotar una serie de aspas (como en los molinos tradicionales) unidas
a un generador eléctrico.
El dispositivo de conversión de energía se llama turbina eólica, aerogenerador
o molino de viento.
Cuanto mayor es la velocidad media anual del viento y el tiempo que sopla,
más electricidad genera. Una media anual de alrededor de 4 m / s de velocidad
del viento es el mínimo para que la producción de electricidad por este
método resulte rentable.
Las velocidades del viento en alta mar son más altas y más predecible que en
tierra.
 Energía undimotriz, olamotriz o del oleaje
La incidencia del viento en la superficie de los mares y océanos crea las olas.
Como el aire en movimiento, el movimiento hacia arriba y
hacia abajo de las olas en el agua tiene una energía que es
aprovechable.
El dispositivo de conversión de energía se llama generador
undimotriz (WEG por sus siglas en inglés).
Algunos de los mejores sitios del mundo para aprovechar este tipo de energía
se encuentran frente a la costa noroeste del Reino Unido (Escocia) y Portugal.
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 Energía procedente de la biomasa
Las plantas utilizan el dióxido de carbono, agua y energía solar como materia
prima para generar biomasa. Hay muchos tipo de combustible de biomasa:
madera, leña, corteza, serrín, paja y turba (biomasa
sólida), residuos orgánicos, estiércol (biomasa húmeda),
plantas azucareras y de almidón (remolacha, cereales,
etc.) y oleaginosas (colza, girasol, etc.).
Los combustibles de biomasa pueden generar o ayudar a
la generación de calor y electricidad, o a la fabricación de
biocombustibles líquidos para transportes.
La combustión libera dióxido de carbono y agua que se recicla para su
reutilización por otras plantas.
Los dispositivos de conversión de energía se llaman calderas de biomasa,
digestores anaeróbicos, etc.
Hay más de 1,7 millones de km2 de zonas arboladas y bosques en la Unión
Europea.
 Energía Geotérmica
La temperatura del aire en cualquier lugar en la superficie de la Tierra puede
variar significativamente a lo largo de un año. Sin embargo,
debido al calor del sol, a pocos metros de profundidad la
temperatura es más constante y este calor se puede extraer
para la calefacción y para producir agua caliente en general.
El dispositivo de conversión de este tipo de energía se llama
una bomba de calor geotérmica (GSHP por sus siglas en inglés).
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4. LA TIERRA Y LA LUNA
Todos sabemos lo que es la gravedad.
Es una fuerza que nos mantiene en la Tierra y hace que el agua corra cuesta
abajo. También puede ser una fuente de energía.
 Energía hidroeléctrica
El agua de las precipitaciones en las regiones montañosas
fluye hacia el mar a través de ríos y arroyos, en respuesta
a la gravedad. Se puede obtener energía de estas
corrientes de agua mediante presas y embalses que
acumulan y desvían el caudal de agua haciéndolo pasar a través de una serie
de palas o aspas que hacen girar los ejes de un generador eléctrico.
El mecanismo de conversión de energía en este caso se llama turbina
hidráulica.
 Energía maremotriz
Nos sentimos atraídos hacia la Tierra y ésta se siente atraído
hacia nosotros.
De la misma manera la luna y la tierra están unidas entre sí
con una fuerza de atracción mutua que las vincula.
Esto se complica cuando pensamos en los océanos del
planeta.
El agua y las partes sólidas del planeta sienten la atracción
de la Luna en diferente grado.
En los océanos esta fuerza afecta más y de hecho la masa de agua se mueve en
la dirección de la luna.
A medida que la Tierra gira bajo las masas de agua vemos el flujo y reflujo de
los océanos en la línea de costa. Son las mareas.
Este fenómeno se puede aprovechar para obtener energía de dos maneras
diferentes.
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i) Mediante presas de marea
Son muy similares al sistema hidroeléctrico descrito
anteriormente, pero en este caso la presa se
construye a través de un estuario que tenga una
amplia carrera o amplitud de marea, es decir, la
diferencia de altura en metros entre los niveles de las
mareas altas y bajas. Cuanto mayor es la amplitud de la marea, mayor es la
producción de energía.
La mayor amplitud de mareas del mundo se produce en la Bahía de Fundy
(16m aproximadamente), en Canadá.
La segunda más alta es de unos 15m y se encuentra en el estuario del Severn,
en el Reino Unido.
ii) Mediante generadores por corrientes de marea
Estos sistemas aprovechan la gran velocidad que puede alcanzar el agua en
algunos lugares del mundo durante las mareas, por ejemplo entre islas o entre
una isla y una línea de costa. Estos dispositivos a menudo se sitúan en el fondo
del mar y parecen molinos de viento submarinos.
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5. CONCLUSIÓN
Esto ha sido todo en esta Unidad ¿Qué puede hacer ahora?
• Puede buscar en su casa o en su comunidad fuentes de energía renovable y
formas de aprovecharla.
• Puede hacer el cuestionario rápido, el juego de palabras cruzadas o el cubo
de palabras que aparece a continuación (por diversión) para poner a prueba
sus conocimientos de Energías Renovables. ¡Buena suerte!
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Información sobre el autor:
Neil Packer es ingeniero colegiado y profesor titular de la Facultad de Informática, Ingeniería y Ciencias de la
Universidad de Staffordshire, Reino Unido. Ha sido profesor de ingeniería medio ambiental y de termo-fluidos
durante casi 20 años y trabaja como consultor de BAJAS EMISIONES proporcionando una amplia gama de
servicios relacionados con la energía a empresas, fábricas y administraciones locales.
Datos de Contacto:
Faculty of Computing, Engineering and Science
Staffordshire University
Beaconside, Stafford, ST18 0AD
Tel 01785 353243
email [email protected]
Esta información se presentó como parte del Proyecto ‘Participación de los Mayores en la Economía Verde’
(SEE-GREEN), financiado por el Programa de Aprendizaje Permanente (Gruntdvig) de la Comisión Europea.
El calendario del proyecto es de noviembre de 2011 a 2013.
Para más información y para formar parte de nuestra comunidad virtual, visite:
http://www.see-green.eu/seegreensite/en/
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